97

Лабораторная работа №16

Исследование трехфазного асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучение основных свойств двигателя путем снятия и анализа его характеристик. Приобретение практических навыков работы с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, знакомство с приемами маркировки выводов обмотки статора,

НЕКОТОРЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ВСТРЕЧЕЮЩИЕСЯ В РАБОТЕ

– комплекс действующего значения напряжения на зажимах двигателя.

İ₁ – комплекс действующего значения тока статора.

Р₁ – активная мощность, потребляемая двигателем.

İ₂ – комплекс действующего значения тока ротора.

Р₂ – мощность на валу двигателя.

М_эм – электромагнитный момент.

М₀ – момент холостого хода.

М – полезный момент на валу.

s – скольжение.

p – число пар полюсов.

Ф₀(F₀) – результирующий поток (МДС).

Ф₁(F₁) – поток (МДС) статора.

Ф₂(F₂) – поток (МДС) ротора.

n₀ – скорость вращения результирующего магнитного поля.

f – частота тока статора.

С_м, С_е1, С_е2 – постоянные, зависящие от конструктивных особенностей машины.

↑(↓) – возрастает (убывает).

~ – пропорционально.

→ – следует, что….

U_H, n_H … – номинальные данные двигателя.

Основные теоритические положения

Скорости вращения магнитного поля и ротора. Внутри статора трехфазная обмотка укладывается так, чтобы протекающие в ней токи образовывали заданное количество полюсов (это число обозначается 2p, где p – число пар полюсов) магнитного поля. Например, как показано на рис.16.1.

В зависимости от p машина имеет различную скорость вращения магнитного поля, которая равна n₀ = 60 f / p , где f – частота переменного тока (обычно имеется в виду промышленная частота 50Гц). Таким образом, скорость вращения магнитного поля может принимать только следующие значения (таблица 1).

Таблица 1

Частота 50Гц	Число пар полюсов	2	4	6	8	12	24	48
		3000	1500	1000	750	500	375	125

Как известно (лаб. раб. №11), скорость вращения ротора n₂ меньше скорости вращения магнитного поля на величину скольжения ns = n₁ – n₂ , обыч-

ное скольжение s выражают в относительных единицах в виде дроби:

.

Маркировка выводов статорной обмотки. Начало и конец каждой фазы статора выведены наружу. Начала и концы отдельных фаз обозначают, соответственно С₁, С₂, С₃ и С₄, С₅, С₆ . Соединение в звезду или треугольник (рис.16.2) позволяет использовать каждую машину на два напряжения, например:

Рис.16.2.

Если маркировки зажимов отсутствуют, то это можно сделать с помощью контрольной лампы. Сначала определяют пары выводов каждой фазы, как

показано на рис.16.3.

Рис.16.3

Лампа присоединяется к какому–нибудь выводу обмотки статора и к линейному проводу сети (например, к линейному проводу фазы А, как показано на рис. 16.3). Другим проводом, подсоединенным к также к другому линейному проводу (например, к линейному проводу фазы В, как показано на рис. 16.3), касаются поочередно других выводов обмоток статора. Загорание лампы говорит о том, что пара выводов, которых касаются в данный момент концы проводов, принадлежат одной обмотке статора. Эту пару выводов отмечают и переходят к отысканию выводов других фаз. После этого находят начала и концы каждой фазы. Для этого делают предварительную произвольную маркировку начал и концов. Затем соединяют последовательно какие–либо две фазы и подключают их к источнику переменного тока (например, подключая обмотки к линейному напряжению сети, как показано на рис.16.4). Ток при этом не должен превышать номинальный, чего можно добиться, используя автотрансформатор (АТ). К оставшейся третьей фазе подключают контрольную лампу. Если лампа загорится, то маркировка первых двух фаз неправильна и ее нужно изменить. После этого перейти к маркировке второй и третьей фаз.

АТ

Основные уравнения

1. Уравнения МДС. При работе двигателя по обмоткам статора и ротора протекают токи İ₁ и İ₂ (см. лаб. раб. №11), которые создают МДС F₁=I₁w₁ и F₂=I₂w₂ . результирующая МДС F₀ есть их векторная сумма

.

или

, (16.2)

где , где – коэффициент трансформации токов. Соответствующий результирующий поток .

2. Уравнения ЭДС. Для цепи статора уравнение электрического равновесия можно записать в виде:

. (16.3)

Приложенное напряжение Ů₁ уравновешивается падением напряжения на обмотке статора и ЭДС Ė₁ , наводимой в этой обмотке статора результирующим магнитным потоком, вращающимся относительно нее со скоростью n₁=60 f / p. Величина этой ЭДС (см. лаб.раб. №11)

(16.4)

В процессе работы асинхронного двигателя ротор вращается в сторону вращения магнитного поля со скоростью n₂ . Поэтому частота вращения потока Ф₀ относительно ротора равна разности n_s= n₁ – n₂ . Тогда величина ЭДС, индуктируемая этим потоком в роторе, также зависит от этой разности:

, (16.5)

где Е_{2 s} – ЭДС, наводимая в роторе при произвольном скольжении, Е₂– ЭДС, наводимая в роторе при скольжении s = 1, т.е. при неподвижном роторе (при пуске). Из (16.3) и (16.2) получим

, (16.6)

где , К_е – коэффициент трансформации ЭДС.

Частота ЭДС (тока) в обмотке ротора также пропорциональна разности n_s = n₁ – n₂

,

т.е. частота ЭДС (тока) ротора пропорциональна скольжению. Для асинхронных двигателей общепромышленного применения эта частота при номинальной нагрузке невелика и при f₁=50Гц не превышает нескольких герц. Так, при s = 0,05 частота f₂=50∙0,05=2,5Гц.

Индуктивное сопротивление ротора

,

где х₂ – индуктивное сопротивление ротора при пуске (s = 1). Таким образом, для короткозамкнутого ротора уравнение электрического равновесия

, (16.7)

где - ток ротора при произвольном скольжении, - ток ротора при пуске (s = 1). Из (16.7) следует, что ЭДС, наводимая в обмотке ротора вращающимся магнитным потоком Ф₀ , уравновешивается падением напряжения в этой обмотке. Преобразуем уравнение (16.7) с учетом (16.2) и (16.5):

, (16.8)

где ;